KR100252959B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 TV 또는 고정세도 산업용 모니터에서 전자빔의 편향량에 따른 수직, 수평방향의 비점수차를 보정할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 전자빔을 생성, 제어 및 예비 가속시키는 음극(9) 및 제어전극(10) 그리고 가속전극(11)으로 구성된 삼극부와, 상기 삼극부에서 예비 가속된 전자빔을 예비 집속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리 포커스렌즈부와, 편향요크(8)에 의한 전자빔의 열화를 보상하기 위해 편향력에 의해 4극자 렌즈의 강도가 변화하는 2개 이상의 전극으로 구성된 다이나믹 렌즈부와, 상기 전자빔을 최종 집속 및 가속시켜 형광면에 포커싱시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 주렌즈부가 순차적으로 배열된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 다이나믹 렌즈부를 구성하는 제 1,2 집속전극(17)(18)에서 음극(9)에 가까운 제 1 집속전극(17)에 1차 가변 집속전압(Vfd)이 저항에 의해 감압된 2차 가변 집속전압(Vfd')을 인가하고 주렌즈에 가까운 제 2 집속전극(18)에는 고정전압(Vfs)을 인가하므로 화면의 주변부에서도 중앙부분과 같이 원형의 전자빔 스폿을 얻을 수 있게 된다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 대형 TV 또는 고정세도 산업용 모니터에서 패널의 내면에 도포된 형광면측으로 전자빔을 주사하는 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 개략적 구성을 나타낸 일부 종단면도로써, 패널(1)의 내면에 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 형광막(2)을 이루고 있고 상기 패널(1)의 후방으로는 네크부(3a)에 전자총(4)이 봉입된 펀넬(3)이 글라스에 의해 융착되어 내부가 10^-7Torr정도의 고진공상태를 유지하고 있다.

상기 패널(1)의 내면에 도포된 형광막(2)과 근접된 부위에는 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(6)가 지지프레임(7)에 고정된 상태로 설치되어 있고 상기 펀넬의 외주면에는 전자총에서 방사된 전자빔을 수직 또는 수평방향으로 편향시키는 편향요크(8)가 설치되어 있다.

도 2는 종래 전자총의 구성을 나타낸 개략도로써, 전자총은 삼극부와 주렌즈부로 구성된다.

히터(14)가 각각 내장되고 상호 독립되게 수평으로 나란히 설치된 3개의 음극(9)과, 상기 음극에서 일정 간격이 유지되게 배치되어 음극에서 발생되는 열전자를 제어하는 제어전극(10)과, 상기 제어전극에서 일정 간격이 유지되게 배치되어 음극의 전자 방사물질면(도시는 생략함)에 모여 있는 열전자를 당겨내어 가속시키는 역할을 하는 가속전극(11)으로 구성된다.

상기 제어전극(10)은 접지되어 있고 가속전극(11)에는 약 500 ∼ 700V가 인가되고, 양극(12)에는 약 25 ∼ 30KV의 고전압이 인가되며, 집속전극(13)에는 양극전압의 20 ∼ 30% 정도의 중간전압이 인가된다.

이와 같이 구성된 종래의 전자총은 각 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 집속전극(13)과 양극(12)의 전위차에 의해 정전렌즈를 형성하게 되므로 집속된 전자빔이 형광면에 랜딩(lading)된다.

이 때, 통과되는 전자빔을 형광면의 수평이나 수직방향으로 편향시키기 위해 수평 및 수직 편향코일이 구비된 편향요크(8)가 작동된다.

통상 인라인형 전자총을 이용한 칼라 음극선관에서는 청, 녹, 적색의 전자빔을 형광면의 한 곳에 집중시키기 위하여 편향요크(8)의 불균일 자계를 이용한 자기 집중형(self-convergence type)을 적용하고 있다.

상기 자기 집중형을 적용한 편향요크(8)에서 생성되는 자계의 분포는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 수평 편향자계는 핀 쿠션(pin cushion)형으로 하고, 수직 편향자계는 배럴(barrel)형으로 하므로써 형광면에서의 집중의 어긋남(misco- nvergence)을 방지함과 동시에 플레밍의 왼손법칙에 의해 전자빔을 수평 및 수직방향으로 편향시키게 된다.

그러나 도 3c 및 도 3d에 도시한 바와 같이 상기한 수평 및 수직 편향자계는 2극 성분과 4극 성분으로 분리될 수 있는데, 2극 성분은 전자빔을 수평 및 수직방향으로 편향시키는 역할을 하고, 4극 성분은 전자빔을 수직방향으로 집속하고 수평방향으로는 발산시키는 역할을 하므로써 비점수차가 발생되고, 이에 따라 전자빔 스폿을 왜곡시키게 된다.

비록 균일에 가까운 자계라도 미세한 핀 쿠션이나, 배럴자계 성분 때문에 형광면 주변부에서는 전자빔이 현저한 비점수차를 받게 되므로 전자빔 스폿이 왜곡된다.

도 4a 및 도 4b에서는 이러한 전자빔 스폿의 왜곡현상을 더욱 더 구체적으로 나타내고 있다.

도 4a 및 도 4b에 의하면, 화면의 중앙부에서는 편향자계의 영향을 받지 않으므로 전자빔 스폿이 정확히 원형상을 갖지만, 그 주변부에서는 전술한 바와 같이 수평방향으로 발산되고, 수직방향으로는 과집속되어 왜곡된 고밀도의 횡장형 코어(15)와, 그 상,하로는 저밀도의 상퍼짐현상인 할로우(halo)(16)가 발생되므로 화면 주변부에서의 해상도를 떨어 뜨리게 된다.

이러한 문제점은 음극선관이 대형일수록, 또는 편향각이 클수록 더욱 더 커지게 된다.

상기한 문제점을 개선하기 위해 전자빔이 화면의 주변부로 편향될 때 비점수차를 보정하여 주는 방법이 많이 채용되고 있는데, 그 보정수단으로는 집속전극을 2개로 분할 형성하여 제 1 집속전극과 제 2 집속전극을 구성하고, 그 들사이에는 별도의 4극자 전극을 설치하여 4극자 렌즈가 형성되도록 하므로써 비점수차를 보정하고 있다.

종래의 실시예에 따른 비점수차의 보정수단을 첨부된 도면에 의해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 5a에 도시된 제니스(Zenith)사의 미국특허 제4,771,216호는 제 1 집속전극(17)에 종장형의 사각 전자빔 통과공(17a)이 복수개 형성되어 있고 그에 대향하는 제 2 집속전극(18)에는 긴 횡장형의 사각 전자빔 통과공(18a)이 1개 형성되어 있어 이들 사각 전자빔 통과공(17a)(18a)에 의해 형성되는 4극자 렌즈를 이용하여 비점수차를 보정하고 있다.

도 5b에 도시한 히다찌(Hitachi)사의 미국특허 제4,772,827호는 제 1 집속전극(17)의 전자빔 통과공(17a) 양측에 판상의 수직 돌출격벽(19)을 복수개 부착 설치하고 제 2 집속전극(18)의 전자빔 통과공(18a) 상,하에는 한쌍의 긴 수평 돌출격벽(20)을 부착 설치하여 상기 수직 및 수평 돌출격벽(19)(20)에 의해 4극자 렌즈를 형성하므로써 비점수차를 보정하고 있다.

도 5c에 도시한 알씨에이(RCA)사의 미국특허 제4,887,009호는 상호 대향하는 제 1 집속전극(17)과 제 2 집속전극(18)의 각 전자빔 통과공내에 일정각도를 두고 양단이 연장된 섹터(sector)부(21a)(22a)가 형성된 원통형의 돌출보스(21)(22)를 삽입 설치하되 상기 섹터부가 상호 비접속되어 맞물리도록 하여 상기 복수개의 돌출보스(21)(22)에 의해 4극자 렌즈를 형성하므로써 비점수차를 보정하고 있다.

도 5d에 도시한 제니스(Zenith)사의 미국특허 제5,036,258호 및 제 5,055,749호는 제 1 집속전극(17)과 제 2 집속전극(18)의 전자빔 통과공을 좌,우로 확장하여 각각 횡장형의 단일공(17b)(18b)으로 형성하고 상기 제 1,2 집속전극사이에는 일정간격을 두고 키홀(key-hole)형상의 전자빔 통과공(23a)이 복수개 형성된 4극자전극(23)을 설치하여 4극자 렌즈를 형성하므로써 비점수차를 보정하고 있다.

도 5e에 도시된 마쯔시다(Matsushita)사의 미국특허 제5,061,881호는 제 1,2 집속전극(17)(18)에 각각 종장형의 4각 전자빔 통과공(17c)과 횡장형의 4각 전자빔 통과공(18c)이 복수개 형성되어 4극자 렌즈를 형성하고 있다.

또한, 도시하지 않은 삼성전자의 미국특허 제5,281,896호도 상기한 바와 같은 형상을 가진 전자빔 통과공으로 4극자 렌즈를 형성하여 비점수차를 보정하고 있다.

그러나 이러한 4극자 렌즈에 의한 비점수차 보정은 화면상에서 수직방향의 해상도를 양호하게 하는데 상당히 큰 역할을 하지만, 수평방향의 해상도는 화면 전체의 집속을 제어하는 고정전압(Vfs)에 의해 결정되므로 4극자 렌즈에 의한 효과는 거의 기대할 수 없게 된다.

이를 첨부된 도 5e를 참고하여 설명하면, 일정한 전압(Vfoc)이 인가되는 제 1 집속전극(17)의 전자빔 통과공(17c)은 수직방향으로 긴 직사각형 형상으로 구성되고, 이에 대향하는 제 2 집속전극(18)에는 수평방향으로 긴 직사각형의 전자빔 통과공(18c)이 형성되어 일정 전압(Vfoc)에 교류회로를 통하여 파라볼라 다이나믹 전압(V'foc)이 인가된다.

따라서 음극선관이 동작하면, 제 2 집속전극(18)에는 제 1 집속전극(17)에 인가되는 전압(Vfoc)보다 더 높은 전압(V'foc)이 인가 되며, 화면의 주변에는 가장 높은 전압이 인가된다.

이와 같이 인가되는 전압은 제 1 집속전극(17)과 제 2 집속전극(18)사이에 4극자 렌즈를 형성하며 제 2 집속전극(18)에 수평방향으로 긴 직사각형상으로 형성되어 통과하는 전자빔에 대한 영향을 수직방향으로 강하게 하는 전자빔 통과공(18c)은 전자빔을 수직방향으로 제어하게 되므로 전자빔의 왜곡현상이 가장 심한 화면의 주변에서 수직방향의 해상도를 크게 개선하게 된다.

그러나 이러한 구조에서는 수직방향의 전자빔만을 제어하기 때문에 편향요크(8)의 수평 편향자계에 의한 전자빔 왜곡현상을 부분적으로 제어하지 못하게 되므로 수평방향 제어에 대한 문제점을 해소하지 못한다.

단지, 제 1 집속전극(17)에 인가되는 전압(Vfoc)을 조정하여 화면의 중앙과 주변과의 왜곡차를 적절하게 양분될 수 있도록 하는 방법만을 적용하고 있을 뿐이다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 4극자 렌즈가 형성되게 2개로 분할 형성된 집속전극에 4극자 전극을 설치하여 전자빔의 편향량에 따른 수직, 수평방향의 비점수차를 보정하므로써, 화면 주변부에서의 해상도가 열화되는 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 전자빔을 생성, 제어 및 예비 가속시키는 음극 및 제어전극 그리고 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 삼극부에서 예비 가속된 전자빔을 예비 집속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리 포커스렌즈부와, 편향요크에 의한 전자빔의 열화를 보상하기 위해 편향력에 의해 4극자 렌즈의 강도가 변화하는 2개 이상의 전극으로 구성된 다이나믹 렌즈부와, 상기 전자빔을 최종 집속 및 가속시켜 형광면에 포커싱시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 주렌즈부가 순차적으로 배열된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 다이나믹 렌즈부를 구성하는 제 1,2 집속전극에서 음극에 가까운 제 1 집속전극에 1차 가변 집속전압이 저항에 의해 감압된 2차 가변 집속전압을 인가하고 주렌즈에 가까운 제 2 집속전극에는 고정전압을 인가하여서 된 칼라 음극선관용 전자총이 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 개략적 구성을 나타낸 일부 종단면도

도 2는 종래 전자총의 구성을 나타낸 개략도

도 3a ∼ 도 3d는 자기집중형 편향요크의 불균일자계에 의한 전자빔 스폿의 왜곡현상을 설명하기 위한 것으로써,

도 3a는 핀 쿠션형 수평 편향자계의 분포도

도 3b는 배럴형 수직 편향자계의 분포도

도 3c는 핀 쿠션형 수평 편향자계의 2극 성분과 4극 성분의 분해 설명도

도 3d는 배럴형 수직 편향자계의 2극 성분과 4극 성분의 분해 설명도

도 4a는 종래 칼라 음극선관 화면에서의 왜곡된 전자빔 스폿의 형상을 나타낸 도면

도 4b는 편향자계의 4극자 렌즈의 효과로 인해 전자빔 스폿이 왜곡된 형상을 나타낸 도면

도 5a ∼ 도 5e는 종래의 비점수차 보정수단을 나타낸 분해 사시도 및 종단면도

도 6은 본 발명의 요부를 나타낸 종단면도

도 7a는 본 발명의 제 1 집속전극을 나타낸 사시도

도 7b는 본 발명의 제 2 집속전극을 나타낸 사시도

도 8은 제 1 집속전극에 2차 가변 집속전압(Vfd')이 인가됨에 따른 4극자 렌즈 동작시에 형성되는 전자빔의 형상을 나타낸 도면

도 9a 및 도 9b는 1차 가변 집속전압(Vfd)의 수직 및 수평 파라볼라파형을 나타낸 그래프

도 10a는 4극자 렌즈가 없는 전자총의 전자빔 스폿도

도 10b는 종래의 4극자 렌즈에 의한 전자빔 스폿도

도 10c는 본 발명에 의한 전자빔 스폿도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

17 : 제 1 집속전극 18 : 제 2 집속전극

17c,18c : 전자빔 통과공 27 : 블록

28 : 돌출부 Vfs : 고정전압

Vfd : 1차 가변 집속전압 Vfd' : 2차 가변 집속전압

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 6 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 요부를 나타낸 종단면도이고 도 7a는 본 발명의 제 1 집속전극을 나타낸 사시도이며 도 7b는 본 발명의 제 2 집속전극을 나타낸 사시도이다.

본 발명에 적용되는 전자총은 전자빔을 생성, 제어 및 예비 가속시키는 음극(9), 제어전극(10) 및 가속전극(11)으로 구성된 삼극부와, 상기 삼극부에서 예비 가속된 전자빔을 집속 및 최종 가속시켜 형광면에 랜딩시킬 수 있도록 정전렌즈를 형성하는 다수개의 집속전극(17)(18)(24)(25)과 양극(26)으로 구성된 주렌즈부가 순차적으로 배열되어 있다.

상기 가속전극(11)에 대향되게 설치된 제 1 집속전극(17)에 4극자 렌즈를 형성할 수 있도록 수직방향의 크기가 수평방향보다 크게 종장형의 사각공으로 이루어진 3개의 전자빔 통과공(17c)이 나란히 형성되어 있고 제 2 집속전극(18)과 대향하는 면에는 전자빔 통과공의 양측에 위치됨과 동시에 전자빔 통과공의 수직방향 길이와 동일한 블록(27)이 인라인 형태로 배열되어 있다.

즉, 도 7a에 나타낸 바와 같이 제 2 집속전극(18)과 대향하는 제 1 집속전극면에 형성된 각 전자빔 통과공(17c)의 수직방향으로 사각 평판형의 블록(27)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 제 1 집속전극(17)에는 1차 가변 집속전압(Vfd)이 인가되는 양극(26)방향의 또 다른 집속전극(25)과 일정한 값의 저항(R)을 통하여 전압이 인가되도록 구성되어 있다.

그리고 상기 제 1 집속전극(17)과 대향되게 위치된 제 2 집속전극(18)의 전자빔 통과공(18c) 상,하측에는 수평방향으로 기다란 돌출부(28)가 형성되어 있어 상기 돌출부가 상기 제 1 집속전극(17)의 전자빔 통과공(17c)사이에 돌출되게 형성된 블록(27)의 상,하측을 뒤덮는 형태를 취하고 있다.

즉, 도 7b에 나타낸 바와 같이 제 2 집속전극(18)에 형성된 전자빔 통과공(18c)의 상,하에 수평방향으로 돌출부(28)가 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 제 2 집속전극(18)에는 일정한 고정전압(Vfs)이 인가된다.

상기 제 1,2 집속전극(17)(18)은 상호 비접촉하면서 도 6과 같이 맞물려 있도록 설치되어 이들사이에 한쌍의 가변렌즈를 형성하게 되며, 양극(26)측의 집속전극에도 종래의 4극자 렌즈가 형성되도록 제 3 집속전극(24)과 제 4 집속전극(25)이 서로 맞물려 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 제 1,2 집속전극(17)(18)사이에도 화면의 위치에 따라 각각 다른 전위차가 발생되도록 하기 위해 1차 가변 집속전압(Vfd;다이나믹 전압)을 제 4 집속전극(25)에 연결하고 상기 제 4 집속전극(25)과 제 1 집속전극(17)을 일정한 저항값을 갖는 (R)을 통해 서로 연결하여 제 1 집속전극(17)에 2차 가변 집속전압(Vfd')이 인가되도록 하였다.

따라서 제 4 집속전극(25)에 1차 가변 집속전압(Vfd)이 인가되면 저항(R)을 통한 다른 형태의 2차 가변 집속전압(Vfd')이 제 1 집속전극(17)에 인가된다.

즉, 제 4 집속전극(25)에 공급되는 1차 가변 집속전압은 제 2 집속전극(25)과 제 1 집속전극(17)간의 정전용량을 통해서 교류적으로 그 일부만 제 1 집속전극(17)에 공급된다.(도 9b 참조)

이에 따라, 제 1 집속전극(17)과 제 2 집속전극(18)간의 전위차가 발생하여 두 전극이 대향하는 전극의 형상에 따라 4극자 렌즈를 동작시키게 되므로 화면의 주변부에서의 편향수차를 보상하게 된다.

특히, 종래의 제 3 집속전극(24)과 제 4 집속전극(25)사이에 형성된 4극자 렌즈에 의해 전자빔을 화면의 수직방향으로 제어하는 것과는 달리 도 8에 나타낸 바와 같이 제 1 집속전극(17)에 인가된 제 2 가변 집속전압(Vfd')과 제 2 집속전극(18)에 인가되는 고정 집속전압(Vfs)과의 전위차에 의해 전자빔(29)을 점선과 같이 변화시키게 되므로 화면에서의 전자빔을 수평방향으로 제어할 수 있게 되고, 이에 따라 화면의 전 영역에 걸쳐 균일한 전자빔 스폿을 형성할 수 있게 된다.

일반적으로 브라운관이 대형화되거나, 편향각이 클수록 1차 가변 집속저압(Vfd)은 고정 집속전압(Vfs)보다 높게 걸리게 되는데, 이러한 1차 가변 집속전압은 TV 또는 모니터의회로에서 수평 및 수직 파라볼라형으로 공급된다.

상기 1차 가변 집속전압은 고정 집속전압보다 약 300V 또는 1500V정도 높게 인가되지만, 양극전압보다는 낮게 인가된다.(도 9a 참조)

또한, 2차 가변 집속전압(Vfd')은 1차 가변 집속전압(Vfd)보다 1/3 ∼ 1/2 정도로 낮게 인가되므로 인해 전자빔이 화면상에서 횡장화되는데, 이 때 제 1,2 가변 집속전압의 전압차가 크면 클수록 전자빔은 더욱 더 횡장화된다.

도 8에 나타낸 바와 같이 왜곡되어 횡장화된 전자빔(29)의 형상은 주렌즈(양극과 제 4 집속전극사이의 정전렌즈)를 통과하여 화면에 도달할 때 수평방향의 전자빔 크기가 제어되므로 화면의 전 영역에 걸쳐 균일한 전자빔이 형성되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 2쌍의 4극자 렌즈에 1,2차 가변 집속전압(Vfd,Vfd')이 각각 연결되어 있어 화면의 각 위치마다 적절한 전위차를 주도록 파라볼라형 전위를 인가하면 도 10b에 나타낸 1차 가변 집속전압을 인가했을 때의 효과에서 전자빔을 수평방향으로 집속 제어하게 되므로 화면의 주변부에서도 도 10c에 나타낸 바와 같이 중앙부분과 같은 원형의 전자빔 스폿을 얻을 수 있게 되고, 이에 따라 해상도를 향상시키게 된다.

이는, 종래의 전자빔이 수직으로 발산되고, 수평으로 집속되어 종장형의 형태로 변화된 다음 주렌즈를 통과되도록 하여 편향요크의 비균일자계에 의해 발생되는 할로우를 개선하는 비점수차 보정방식에다가 수평방향의 할로우를 개선하는 비점수차 보정방식을 가미하여 결국 화면의 전 영역에 걸쳐 중앙부분과 크기가 동일한 전자빔 스폿을 형성하게 되므로 화면의 해상도가 향상된다.

Claims (2)

1. 전자빔을 생성, 제어 및 예비 가속시키는 음극 및 제어전극 그리고 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 삼극부에서 예비 가속된 전자빔을 예비 집속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리 포커스렌즈부와, 편향요크에 의한 전자빔의 열화를 보상하기 위해 편향력에 의해 4극자 렌즈의 강도가 변화하는 2개 이상의 전극으로 구성된 다이나믹 렌즈부와, 상기 전자빔을 최종 집속 및 가속시켜 형광면에 포커싱시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 주렌즈부가 순차적으로 배열된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 다이나믹 렌즈부를 구성하는 제 1,2 집속전극에서 음극에 가까운 제 1 집속전극에 1차 가변 집속전압이 저항에 의해 감압된 2차 가변 집속전압을 인가하고 주렌즈에 가까운 제 2 집속전극에는 고정전압을 인가하여서 된 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 1 집속전극에 수직방향으로 길게 형성된 장방형의 전자빔 통과공에 블록이 형성되고 상기 제 1 집속전극과 대향하는 제 2 집속전극면에는 전자빔 통과공의 상,하방향으로 나란히 수평 돌출부가 형성된 칼라 음극선관용 전자총.